半衰期
制外的量 · 以 SI 秒錶示 · 核種的屬性
1900 年，歐內斯特·盧瑟福注意到釷的輻射隨時間減弱，而更要緊的是，它不是雜亂無章地減弱，而是全然規則地減弱：每一分鐘都失去先前強度的同一份額。於是找到了一個既不依溫度、也不依壓強、更不依物質化學狀態的量——半數原子核衰變所需的時間。
它的特別之處在於只對眾多而言，不對單個原子核而言：孤零零一個原子既無年齡也無期限，它是在下一秒衰變還是再躺上一百萬年，即便在原理上也無法預言。可原子核通常是很多的——一克裡有十的二十一次方那個量級——而在這樣的人群之上，偶然便成了精確的定律。
01 · 定義
半衰期是某一核種的原子核數目減到一半所需的時間。它與衰變常數有著毫不含糊的聯絡——後者給出一個原子核在單位時間內衰變的機率——也與平均壽命相聯，而平均壽命比半衰期長出大約一半。
指數定律只出自一條假設：原子核衰變的機率與它已經活了多久無關。原子核不會衰老，不會磨損，也不向任何期限靠近——每一刻它都像誕生那一刻一樣隨時準備衰變，因此倖存者的份額在相等的時段上以同一個倍數下降。
這個量之所以格外不可動搖，是因為衰變發生在原子核內部，化學的手伸不到那裡。熱、壓強、磁場和化合物的種類都影響不了半衰期；只有在罕見的情形下，當最靠近核的殼層電子參與衰變時，才能把它挪動百分之幾分的一點。
數值的跨度之大，是目錄裡任何別的量都比不上的：從十的負二十二次方秒——那些核在核子繞核跑完一圈之前就散了——到碲-128 的兩億億億年以上，它的半衰期比宇宙的年齡長十萬萬億倍。而這一切都聽從同一條折半的定律。
用滑塊牽著時間走——它以半衰期計數，四種核種一樣，而說明文字把它們換算成真實的小時、年或千年。橙色曲線顯示倖存原子核的份額，藍色臺階標出一半、四分之一和八分之一，右邊的柱則是最初一百個原子所剩下的。
半衰期是眾多的屬性，不是單個原子的屬性：原子核不會衰老，任何一刻它衰變的機率都與它存在的第一秒相同。因此對一個原子，除了機率再說不出更確定的話；對十億個卻幾乎什麼都說得出來，而預言的離散隨它們數目的平方根下降。
02 · 換算
半衰期、常數、活度
用任意單位輸入一個半衰期，此卡便會把它換算成其餘單位，給出衰變常數與平均壽命，然後顯示一克純核種能給出多大活度，以及過了給定期限之後還剩多少。
計算比活度所用的質量數取自互動部分選定的核種；在此卡的細項設定中可改用約定的一百。
半衰期短意味著活度高，而不是無害：核種衰變得越快，落在一秒上的衰變就越多，一克鎝-99m 比一克鈾亮上千萬倍。因此危險並非由半衰期一個定下，而是與它一同由輻射的種類、核種在體內落腳之處，以及它進入身體的途徑共同定下。
| 數值 | 說明 | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · 數量級
對數標度：五十四個數量級04 · 測量儀器
等不到的東西用什麼去量
測半衰期最簡單的辦法，是數那些咔嗒聲，看它們的頻率如何隨時間下落。這辦法適用於活上幾分鐘到幾年的核種：期限更短，計數來不及積累；更長，下降便淹沒在讀數不可避免的離散裡。
鍺的半導體偵檢器能把量子的能量分辨到萬分之一個百分點，因而可以在十來種核種的混合物裡追蹤其中一種。而譜線本身的寬度又洩露出那些活不滿一奈秒的狀態的半衰期：壽命越短，能級越寬。
對長壽的核種，等衰變毫無意義，於是把原子一個一個地數，在磁場裡按質量分開。放射性碳定年正是立足於此：在樣品裡找的不是輻射，而是碳-14 的原子核本身，它在每萬億個普通核裡才有一個。
萬億萬億年的半衰期是這樣測的：取幾噸物質，等上一年——總歸會有幾次衰變發生。為了把它們分辨出來，裝置藏在一公里岩石之下，四周圍以從沉船裡撈起的舊鉛，數的是一個月裡也就兩三次的事件。
05 · 書寫規則
核種在前，單位在後
這個記號以大寫拉丁字母寫出，下標作「二分之一」，質量數放在元素符號的左上角，或者跟在它名字後面用短橫連線。單位總要寫出，並按大小選個方便的；把半衰期同平均壽命混為一談是不允許的——兩者相差 1.443 倍。
第一種寫法一下子錯了兩處：鈾有好幾種同位素，半衰期各不相同，而單位又被省略了。第二種把半衰期等同於平均壽命，後者卻要長 1.443 倍。第三種設想了一種指數曲線不允許的耗盡：過兩個半衰期還剩四分之一。第四種給單個原子安上了它並不具有的期限。
06 · 相鄰單位
半衰期與那些從別的側面描述同一衰變的量並列：以貝可勒爾量度的活度、量綱為時間倒數的衰變常數，以及平均壽命。知道其中任何一個就夠了——其餘的只差一個倍數。
每秒衰變數
每秒的倒數
長 1.443 倍
在 Simetrium 的檔案中 與之相鄰的是 貝克 和 居里，用來量度活度本身的， 戈雷 和 西弗 用於吸收劑量與當量劑量的， 靶恩 出自核截面的，以及 秒，半衰期歸根到底以它表示。
07 · 歷史部分
既上不了弦也停不下來的鐘
盧瑟福發現釷所放出的氣體，其輻射在相等的間隔上以同一倍數下降，於是提出一個量，起初稱之為半轉化時間。這是自然界中頭一個其速率無論用什麼都改變不了的過程。
開爾文從地球這個球體的冷卻推出二千萬到四千萬年的年齡，而對地質學家來說這個期限短得令人絕望。鈾礦物裡積下的鉛一下子給出了幾十億年——而且順帶說明了開爾文的演算法為何註定失敗：他不知道深處是靠自身的衰變發熱的。
威拉德·利比想到，活物一直在與周圍交換碳，而死後交換停止，鍾便走了起來。這方法的頭一次檢驗用的是一座埃及墓裡的木頭，其年齡從銘文可知，而方法只差了一個半世紀。
乏燃料的處置場是按其中核種的半衰期來設計的，而算出的期限之長，使得這件事超出了工程學：如何給那些語言尚未存在的人留下一句警告。芬蘭的翁卡洛處置場是按十萬年計的——比全部有文字的歷史還長十倍。
唯一一種撥不動的鐘
任何測時間的器具都可以被弄得不工作：一記碰撞就能讓擺失了拍子，石英隨熱而漂移，連原子鐘也得為引力作修正。放射性衰變在這一列裡獨自站著，因為它發生在原子核內部，那裡既到不了溫度，也到不了壓強，更到不了化學鍵。
這樣的不受干擾也有它的反面，且是令人不快的一面。既然過程無法加快，要把廢物弄成無害的，原則上就辦不到：只能等它過去，而這等待超過了任何國家、任何語言的壽命。一個在實驗室裡看著像是方便的單位，到了處置場的尺度上，就變成一道無從爭辯的界限。
目錄 · 計量單位
每個量都有一份檔案
七個 SI 基本單位，二十二個有专名的導出單位，以及若干制外量 — 少了它們，工程与曆法都轉不動。